DE2120045C3

DE2120045C3 - Vorrichtung zur Erzeugung von Schwingungen mit einem hydraulischen Arbeitszylinder

Info

Publication number: DE2120045C3
Application number: DE19712120045
Authority: DE
Inventors: H Sieke
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1971-04-23
Filing date: 1971-04-23
Publication date: 1981-03-19
Also published as: DE2120045A1; DE2120045B2

Description

Die Erfindung betrifft sine V.- -richtung zur Erzeugung von Schwingungen mit einem hydraulischen Arbeitszylinder, der über einen hydraulischen Schieber mit einer axial verschiebbaren Kolbenstange gesteuert ist, die einerseits durch eine Rückstellkraft, andererseits durch ein Nockenrad beaufschlagt ist

Eine derartige Vorrichtung ist Gegenstand des deutschen Patentes 16 53 566. Bei dieser Vorrichtung ist es wesentlich, daß die den Steuerschieberkolben timgebende Steuerschieberhülse fest mit dem Arbeitszylinder gekoppelt ist Dadurch wird erreicht daß du Arbeitskolben eine bestimmte fest in ihrem Weg vorgegebene Schwingung ausführt deren Frequenz durch die Drehfrequenz der Nockenwelle gegeben ist. Die Schwingungsform ist durch die Form des Nockens Kegeben.

Es sind auch eine Reihe von anderen Vorrichtungen ^w t:ur Erzeugung von Schwingungen bekannt geworden. Durch die GB-PS 13 82 764 wird eine Vorrichtung beschrieben, bei der ein Drehschieber, der mittels eines Hydromotors angetrieben wird, der Schwingungserzeugung in einem Arbeitszylinder dient. Durch die US-PS ί!9 82 262 wird ein axial bewegbarer Steuerkolben mittels eines Magneten angetrieben. Bei der DE-AS 12 99 922 dient die Bewegung des Arbeitskolbens dazu, Drucköl zu erzeugen, welches ein Steuerschieberkolben Von einer Stellung in die andere Stellung am Ende des Hubes des Arbeitskolbens verschiebt.

Alle diese Vorrichtungen erzeugen zwar Vibrationen mit einem hydraulischen Arbeitszylinder, sind in ihrer Frequenz jedoch — wenn überhaupt — so doch wenig variabel und vermögen nicht eine lineare Vorschubbewegung des Arbeitskolbens zu erzeugen, die von einer Vibration überlagert ist. Derartige lineare Vorschubbewegungen, die von Vibrationen derart überlagert sind, daß der Arbeitskolben schrittweise ein Stock vorgeschoben wird und anschließend um ein kürzeres Wegstück zurückgezogen wird, um gleich wiederum anschließend um ein größeres Stück vorgeschoben zu werden, können mit den bekannten Vorrichtungen nicht erzeugt werden, sind aber von besonderer Bedeutung im Erd-, Straßen- und Gleisbau, um Verdichtungen des körnigen Baumaterials zu erzielen, aber auch auf anderen technischen Gebieten, z. B. bei Schlagbohren o.a.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine sehr einfache Möglichkeit zu schaffen, um mit einem einzigen Steuerschieber hochfrequente Schwingungen in einem hydraulischen Arbeitsgerät zu erzeugen und gleichzeitig eine einseitig wirkende Vortriebskraft zu erzielen.

Die Erfindung besteht darin, daß das Nockenrad eine Vielzahl von Nocken aufweist und daß die Flanken der Nocken des Nockenrades unsymmetrisch sind.

Mit dieser Vorrichtung läßt sich eine von einer Vibration beliebiger Frequenz, auch hoher Frequenz, überlagerte Vorschubbewegung des Arbeitskolbens erzielen, bei der jedem Vorschubhub ein kürzerer Rückhub folgt so daß die Vorschubbewegung aus einer Vielzahl von stoßenden Vorschubbewegungsteilen zusammengesetzt ist Schon mit niedrigen Drehzahlen der Antriebswelle für das Nockenrad lassen sich Hohlschwingungsfrequenzen erreichen. Durch die Form der Flanken der Nocken des Nockenrades läßt sich die Kurvenform der Schwingungsamplitude in ihrer Abhängigkeit von der Zeit einstellen, insbesondere läßt sich der Zeit/Weg-Verlauf des Hin- und Rückhubes einer jeden Schwingung bei der Vorschubbewegung auf beliebige und besonders günstige Werte einstellen.

Zweckmäßig ist es, wenn das Nockenrad eine Vielzahl von Nocken aufweist Das hat den Vorteil, daß schon mit niedrigen Drehzahlen hohe Schwingungsfrequenzen erreicht werden können.

Vorteilhaft ist es, wenn die Flanken der Nocken des Nockenrades unsymmetrisch sind. Auf diese Weise läßt sich die Kurvenform der Schwingungamplitude in ihrer Abhängigkeit von der Zeit einstellen, was für viele Anwendungsfälle von Bedeutung se-n kann. So ist es in vielen Fällen des Unterstopfens von Eisenbahnschwellen gut wenn die Schwingungsamplituden etwa rechteckige Form aufweisen. Interessant kann das Verhalten des Steuerschiebers sein, wenn die Nockenform so gewählt ist, daß ein flacher Anstieg und ein abrupter Abfall vorhanden ist. Ist die Nocke an der Kolbenslange vorbeigelaufen, so wird die Kolbenstange allein durch die Kra/l der Feder anfangs mit einer hohen Geschwindigkeit und bei stärkerer Entspannung der Feder mit einer niedrigen Geschwindigkeit verschoben, so daß hier nach sehr kurzer Zeit eine volle Öffnung der Dtirchlaßkanäle erreicht ist, aber nur ein langsames Schließen der Durchlaßkanäle bewirkt wird.

Zweckmäßig ist es, wenn die Feder eine Luftfeder ist. Zweckmäßig kann es weiter sein, wenn die Anstiegsflanke des Nockens weniger steil als die Abstiegsflanke ausgebildet ist. Zur Steuerung der Durchflußmenge kann es darüber hinaus vorteilhaft sein, wenn der Kolben nicht nur axial verschiebbar, sondern auch verdrehbar ist und wenn die Steuerkanten schräg zu einer senkrecht durch die Bewegungsachse gelegten Ebene verlaufen. Wenn nun Arbeitsmittel vorgesehen sind, um den verdrehbaren Kolben bei bestimmten Drehwinkeln so festzustellen, daß er wohl noch axial verschiebbar aber nicht mehr verdrehbar ist, so läßt sich die Durchflußmenge auf bestimmte vorgebbare Werte

einstellen.

In manchen Anwendungsfällen, z. B. im Gleisbau, ist es vorteilhaft, wenn die Kurvenform der Schwingungsamplitude oder die Schwingungsfrequenz zum Ende des Arbeitsvorganges hin verändert wird. In diesen Fällen ist es zweckmäßig, wenn zu beiden Stirnseiten der Kolbenstange Nockenräder vorgesehen sind, die jedes für sich in einer Stellung arretierbar sind, in der die Kolbenstange freie Bewegungsmöglichkeit aufweist, und wenn zwei einzeln einschaltbare Luftfedern vorgesehen sind, welche die Kolbenstange entweder gegen das eine oder das andere Nockenrad drücken.

Das Wesen der vorliegenden Erfindung ist anhand eines in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert Es zeigt

F i g. 1 einen Querschnitt durch den Steuerschieber mit dem Antriebsnockenrad,

Fig.2 einen Querschnitt durch den Steuerschieber mit zwei Luftfedern und zwei Antriebsnockenrädern.

Der Steuerschieber 1 weist eine Eingangsleitung 2 auf, weiche von der Pumpe, die nicht dargestellt ist, kommt Er weist weiter eine Rücklaufleitung 3 auf, welche zu dem nicht dargestellten ölvorra»;behälter führt Eine Leitung 4 führt zu der einen Seite des Arbeitszylinders 5. Eine andere Leitung 6 führt zu der anderen Seite des Arbeitszylinders 5. Im Steuerschieber ist die Kolbenstange 7 mit zwei Kolben 8a und 86 verschiebbar gelagert Diese Kolbenstange 7 wird durch eine Feder 9 in einer Richtung mit Kraft beaufschlagt Die Feder 9 drückt die Kolbenstange 7 mit ihrer Stirnseite gegen das Nockenrad 10, welches mehrere Nocken 11 aufweist

Der Steuerschieber 1 arbeitet folgendermaßen:

Durch die Pumpe wird Drucköl in die Leitung 2 hereiiigedrückt und bei geeigneter Steuerschieberstellung in die Leitung 4 weitergeleitet Sei dieser Steuerschieberstellung ist die Leitung 6 an die Rücklaufleitung 3 angeschlossen. In der andertn Steuerschieberstellung ist es umgekehrt: Die Leitung 6 ist an die Pumpenleitung 2 angeschlossen, während die Leitung 4 an die Rücklaufleitung 3 angeschlossen ist Durch das Nockenrad 10 wird die Kolbenstange 7 und damit die Kolben 8 in Schwingungen versetzt. Hierdurch wird erreicht, daß ständig sowohl in die Leitung 4 als auch in die Leitung 6 abwechselnd Drucköl eingefüllt wird und wieder herausgelassen wird. Durch die Kurvenform der Nocken lassen sich die Schließ- und Öffnungszeiten sowie die Anschlußzeiten an den Vor- und an den Rücklauf einstellen. Hierdurch wird sowohl die Schwingungsfrequenz, die am übrigen von der Drehzahl des Nockenrades abhängt, als auch die Schwingungsamplitude bestimmt Es wird aber auch die Menge des herein- und herausfließenden Öles bestimmt. Fließt auf eine Seite des Kolbens bei jedem Schwingungshub mehr Öl als wieder herausfließt, so wird zusätzlich zu der Schwingung eine Vorschubbewegung erzeugt

In Fig.2 ist eine andere Ausführungsform gezeigt. Hier sind zwei Luftfedern 9a und 9b vorgesehen. Hier sind zwei Nockenräder 10a und 10Zj vorgesehen. Wird die Luftfeder 9a mit Druck beaufschlagt so schiebt sich die Nockenstange 7 gegen das Nockenrad 10a. In diesem Falle ist dafür Sorge zu tragen, daß das Nockenrad 106 sich in einer solchen Stellung befindet daß die Kolbenstange frei schwingen J<;ann. Wird die Luftfeder 9a mit Druckluft beaufschlagt, so wird die Kolbenstange 7 gegen das Nockenrad 10ö angedrückt und damit die Steuerung vom Nockenrad 1OZ? übernommen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

1 Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur Erzeugung von Schwingungen mit einem hydraulischen Arbeitszylinder, der Ober einen hydraulischen Schieber mit einer axial ' verschiebbaren Kolbenstange gesteuert ist, die einerseits durch eine Ruckstellkraft, andererseits durch ein Nockenrad beaufschlagt ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Nockenrad (10) eine Vielzahl von Nocken (11) aufweist und daß die "> Ranken der Nocken (11) des Nockenrades (10) unsymmetrisch sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Feder eine Luftfeder (9a, 9b) ist

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch <⁵ gekennzeichnet, daß zu beiden Stirnseiten der Kolbenstange (7) Nockenräder (10) vorgesehen sind, die jedes für sich in einer Stellung arretierbar sind, in der die Kolbenstange (7) freie Bewegungsmöglichkeit aufweist und daß zwei einzeln einschaltbare Luftfedern (9a, 9b) vorgesehen sind, welche die Kolbenstange (7) entweder gegen das eine (XQa) oder gegen das andere Nockenrad (10Z^ drücken.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Anstiegsflanke des Nockens (11) weniger steil als Anstiegsflanke ausgebildet ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolben (8a, Sb) verdrehbar und die Steuerkanten schräg sind.

30